Использование альтернативных источников энергии
инципиальная энергетическая схема во многом схожа со схемой традиционного
электролиза, но в ней не применяется внешний дорогостоящий электрический
ток, а используется более дешевая теплота окружающей среды или иных
источников.
Здесь следует отметить четыре весьма существенные особенности
гравитационного электролиза.
Во-первых, работа механического инерционного поля, затрачиваемая им на
осаждение молекул воды, легких и особенно тяжелых ионов, практически
полностью восполняется кинетической энергией всплывающих к оси емкости
водорода, кислорода и анодных газов, поскольку их плотность меньше, чем
плотность раствора. В результате сумма моментов количества движения
начальных и конечных продуктов электролиза становится близкой нулю, т.е.
механическая работа в растворе почти не производится. Она в ЭВГ
затрачивается в основном только на его приводе против сил трения. Анодный
осадок и всплывшие газы вступают во вторичные химические реакции с водой и
кислородом, образуя исходный состав раствора.
Во-вторых, интенсивное самоохлаждение раствора обеспечивает условия для
поглощения им тепла из окружающей среды или от других источников на
компенсацию эндотермического эффекта реакции разложения воды , т.е. работу
в режиме высокоэффективного теплового насоса.
В-третьих, он способен вырабатывать постоянный электрический ток на внешней
нагрузке в том случае, если частота вращения емкости будет больше
минимально необходимой (пороговой). Тогда ЭВГ проявляет свойства
электрогенератора с вольт-амперной характеристикой конденсаторного типа
(напряжение на зажимах прямо пропорционально внешней нагрузке).
В-четвертых, ЭВГ одновременно в одном аппарате совмещает и выполняет
функции сразу двух устройств - электрогенератора постоянного тока и
электролизера.
Все эти особенности обеспечивают гравитационному электролизу несравненно
более высокую эффективность преобразования теплоты в химическую энергию
восстановленных из воды водорода и кислорода, а, следовательно, большую
экономичность.
Электроводородный генератор конструктивно прост, органично вписывается в
компоновку различных силовых двигательных установок транспортных средств,
например, автомобиля, автобуса, сельхозмашины или трактора и хорошо с ними
агрегатируется, особенно с тепловыми турбинами. При этом наряду с решением
основной технико-экономической задачи, обусловленной двукратным повышением
топливной экономичности за счет полезного использования теплопотерь ДВС, а
в результате снижения его токсичности и увеличения общего КПД до 68-70 % ,
создается предпосылка для создания уже в ближайшем будущем принципиально
нового, более совершенного транспортного средства - массового электромобиля
с большим запасом хода, работающим на тепломеханическом источнике тока.
Внедрение ЭВГ в качестве утилизатора тепла на многочисленных компрессорных
станциях магистральных газопроводов позволит повысить в 2-2,5 раза
топливную экономичность турбоагрегатов за счет использования их теплопотерь
и выделяющейся теплоты при компрессии природного газа на выработку
водорода, которым можно на 60 % восполнить расход углеводородного топлива и
тем самым обеспечить его ощутимую экономию, т.е. увеличить объем продажи
без приращения добычи.
Многообещающей представляется идея охлаждения с помощью ЭВГ
транспортируемого природного газа до минусовой температуры. Это позволит
применить элеваторный (газостати-ческий) принцип создания дополнительного
избыточного давления в магистрали (приблизительно на 6-8 %), а также
увеличить пропускную способность и срок службы трубопровода. Извлеченная из
природного газа теплота может быть преобразована и использована на нужды
хозяйственных объектов, расположенных вдоль трассы газопровода.
Энергетические преимущества такого способа очевидны, особенно в горных
условиях прокладки газопровода.
Оснащение приводов буровой и дорожно-строительной техники, различных
самоходных машин ЭВГ снизит в 1,7-2 раза потребление дизельного или
газообразного топлива, что повлечет за собой уменьшение себестоимости
газодобычи.
Перевод железнодорожного транспорта на тепловозную тягу с применением ЭВГ
сулит резкое снижение эксплуатационных издержек на техническом обслуживании
электрических сетей и существенную экономию электроэнергии.
ЭВГ на морских и речных судах может использовать тепло забортной воды, что
даст возможность заменить атомные энергоустановки, многократно сократить
запасы перевозимого углеводородного топлива, а тем самым повысить полезную
грузоподъемность и экологическую безопасность эксплуатации судов при
фактически неограниченной автономности плавания. Наряду с этим вместо
традиционного винта может осуществляться непосредственное прямое
преобразование химической энергии сжигаемых водорода и кислорода в
механическую кинетическую энергию в прямоточных реактивных водометных
движителях, что упростит конструкцию главного двигателя судна. Плавающие
мобильные электрогазогенераторные станции смогут снабжать фактически
даровой тепловой и электрической энергией крупные прибрежные населенные
пункты, промышленные или сельскохозяйственные объекты. Расчетная стоимость
производства МДж тепла в российских условиях при этом составит 0,027-0,04
цента США, а электроэнергии 0,08-0,11 цента.
Схема применения ЭВГ на воздушных судах вместе с теплообменниками,
осуществляющими энергетическую связь между ними и турбинными двигателями,
дополнительно должна содержать бортовой конденсатор водяного пара
вспомогательных газовых турбовинтовых ДВС, работающих на чистой водородно-
кислородной смеси, что даст возможность многократно использовать
минимальный запас оборотной воды в замкнутом цикле, а также в достатке
обеспечить транспортное средство электроэнергией. Такое конструктивное
решение повлечет за собой снижение полетного веса за счет уменьшения запаса
топлива, а, следовательно, увеличит грузоподъемность самолета в зависимости
от его класса и дальности полета на несколько десятков тонн, что резко
сократит себестоимость перевозок.
На космических станциях ЭВГ может заменить гироскопы и традиционные
солнечные батареи, а также обеспечить ориентационные двигатели эффективным,
многократно более дешевым и безопасным топливом.
Утилизация избыточного тепла в угольных шахтах ликвидирует острую проблему
безопасности угледобычи, а подземное выжигание остатков угля
неперспективных шахт и использование полученного тепла на производство
водородного топлива и электроэнергии решит социальные проблемы
угледобывающих регионов.
Различные модификации мощностного ряда ЭВГ могут найти свое применение в
малой стационарной и мобильной энергетике, особенно в сфере
энергообеспечения удаленных поселений, промышленных объектов, экспедиций,
фермерских хозяйств, сушилок, тепличных комплексов и т.д. . В последнем
случае станет возможным круглогодичное валовое производство дешевой
растениеводческой продукции в районах с холодным климатом. Энергетическим
источником для ЭВГ при этом может служить теплота любых водоемов,
промышленных и бытовых стоков, от сжигания мусора и органических отходов,
наружного или внутреннего воздуха (например, метрополитена, шахт, жилых и
общественных зданий), различных промышленных паров и газов, в том числе в
металлургии, химии и теплоэнергетике, компостных ям в сельском хозяйстве, а
также солнечная, ветровая и геотермальная энергия.
Применение изобретения на действующих тепловых и атомных электростанциях
существенно повысит их рентабельность за счет полезного использования
теплопотерь. Существует реальная возможность перевода тепловых станций на
использование в качестве топлива водорода, полученного при преобразовании
теплоты близлежащих водоемов. В этом случае себестоимость производства
электроэнергии снизится в 1,5 раза.
В черной металлургии водород заменит дорогостоящий и дефицитный кокс,
позволит вести более эффективный внедоменный процесс получения стали,
отапливать печи и применять в конвекторах побочно выделяющийся при
разложении воды кислород, а не производить его для этой цели специально.
При этом трубы металлургических заводов прекратят выбрасывать в атмосферу
сотни тысяч тонн углекислоты.
Особый интерес изобретение представляет для специалистов, занимающихся
проблемами сепарации различных неорганических веществ, например,
обогащением урана. Предлагаемый способ позволяет просто и эффективно
непрерывно разделять изотопы U235 и U238 , одновременно выделяя их из
водного раствора в виде металлического порошка, то есть объединить эти два
различных процесса в одном высокопроизводительном малогабаритном аппарате.
Простота конструкции ЭВГ для промышленных предприятий дает возможность в
течение нескольких месяцев освоить серийный выпуск некоторых наиболее
простых модификаций генератора для нужд малой энергетики без особых
организационно-технических усилий и значительных капиталовложений.
Модернизация действующего грузового автомобильного и автобусного парков в
стране может являться первым этапом широкомасштабного внедрения изобретения
на транспорте. Несколько больших затрат средств и времени потребуется на
разработку ЭВГ для других видов транспорта и мощных энергетических
комплексов, но и конечные качественные результаты будут здесь несопоставимо
выше. При серийном выпуске генератора в специфичных российских условиях
себестоимость производства этого изделия оценивается порядка 15-25 $/кВт
тепловой мощности. Расчетная рентабельность капиталовложений в освоение
новации составляет более 60 % при сроке окупаемости менее 1,5 лет. Годовой
экономический эффект применения генератора в среднем порядка 40-60 долл. на
киловатт его тепловой мощности. Кроме того, промышленная продукция,
включающая в себя ЭВГ, повышает экспортные возможности предприятий-
производителей. Первоначальные затраты на изготовление действующего макета
ЭВГ даже при накладных расходах предприятия 1200-1500 % не превышают 6000$.
«Водородный» автомобиль
Французский автомобильный
| |  скачать работу |
Использование альтернативных источников энергии |
